Рабочая программа и задание на контрольную работу с методическими указаниями для студентов IV курса специальности 290800. Водоснабжение и водооотведение (ВК)

скачать МПС РОССИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООТБЩЕНИЯ Одобрено кафедрой УТВЕРЖДЕНО "Теплотехника и гидравлика деканом факультета на железнодорожном транспорте" "транспортные сооружения и здания " МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ. Рабочая программа и задание на контрольную работу с методическими указаниями для студентов IV курса специальности 290800. ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ВОДОООТВЕДЕНИЕ (ВК) Москва 2002 Рабочая программа. ^ ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ. Основной целью изучения дисциплины является овладение знаниями в области метрологии, сертификации, стандартизации с учетом дальнейшего обучения и подготовки к профессиональной деятельности по специальности "Водоснабжение и Водоотведение". Изучив дисциплину студент должен: знать и понимать основы метрологии, устройство и принципы работы приборов измерения давления, расхода и количества жидкостей. Получить знания по системам сбора, обработки и преобразования информации и основам стандартизации и сертификации. Иметь навыки практической работы с приборами и проведения поверок этих приборов. ^ 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ. 2.1. Теоретические основы метрологии. Основные понятия, связанные с объектами измерения: свойство, величина, количественные и качественные проявления свойств объектов материального мира. Основные понятия, связанные со средствами измерений (СИ), закономерности формирования результата измерений. Понятие погрешностей, понятие многократных измерений. Организационные, научные и методические основы метрологического обеспечения; правовые основы обеспечения единства измерений, структура и функции метрологической службы предприятий, организаций, учреждений, являющихся юридическими лицами. Средства измерения и их основные характеристики. Унификация и стандартизация средств измерения. Основные группы средств измерения: меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, информационные комплексы. Метрологические характеристики средств измерения: точность, чувствительность, порог чувствительности, статические и динамические характеристики, надежность, диапазон измерений. Информационные характеристики средств измерения. Государственная система обеспечения единства измерений. Классификация измерений. Прямые и косвенные измерения. Совместные измерения. Погрешности измерений. Систематические измерения. Инструментальная погрешность. Методическая погрешность. Случайные погрешности. Нормальный закон распределения случайных погрешностей. Статическая оценка результатов измерений. Средняя квадратичная погрешность. Доверительная вероятность и доверительный интервал значений оцениваемой величины. Дисперсия измерений. Коэффициент вариации. Правила округления результатов измерений. Обработка результатов косвенных измерений. Абсолютные, относительные и приведенные погрешности средств измерений. Класс точности средств измерений. Поверка средств измерения. [1,2,3,4] 2.2 Стандартизация и сертификация средств измерения. Исторические основы развития стандартизации и сертификации, ее роль в повышении качества продукции и развития на международном, региональном и национальном уровне. Международная организация по стандартизации (ИСО). Основные положения государственной стандартизации ГСС; научная база стандартизации, определение оптимального уровня унификации и стандартизации; госконтроль и надзор за соблюдением госстандартов. Основные цели и объекты сертификации; термины и определения в области сертификации; качество продукции и защита потребителя: схемы и системы сертификации. Условия осуществления и испытательные лаборатории, аккредитация органов по сертификации испытательные (измерительные) лаборатории; сертификация услуг; сертификация качества. Основные понятия и определения в области стандартизации. Цели и задачи стандартизации. Виды и методы стандартизации. Категории и виды стандартов. Основные принципы стандартизации. Органы и службы стандартизации. Государственные и отраслевые системы стандартов на общетехнические нормы, термины и определения. Международная стандартизация. Сертификация продукции. [1,2,3,] 2.3. Измерение давления, разности давления и уровня. Жидкостные манометры. Деформационные манометры и дифманометры. Устройство и поверка манометров. Электрические манометры и схемы дистанционной передачи показаний. Измерение уровня. Уровнемеры с визуальным отсчетом. Поплавковые и гидростатические уровнемеры. Уравнительные сосуды. Правила монтажа гидростатических уровнемеров и их поверка. [5,6,8] 2.4. Измерение расхода и количества жидкостей. Основы теории измерения расхода по перепаду давления на сужающем устройстве. Методика расчета сужающих устройств: проектировочный и поверочный расчет. Правила монтажа расходомеров для измерения расхода пара, газа и жидкостей. Погрешности при измерении расхода. Другие методы измерения расхода: ротаметры, тахометры, электромагнитные расходомеры, крыльчатые водомеры, ультразвук. [5,6,8,9] ^ 3. ВИДЫ РАБОТ С РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ВРЕМЕНИ. Лекционные занятия – 4 ч. Лабораторные занятия – 4 ч. Контрольная работа – 1. Зачет – 1. Самостоятельная работа – 37 ч. ^ 4. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ. ТЕМА Количество часов Основы метрологии. 4 ^ 5. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ. Измерение давления, разности давления, уровня, приборы для измерения давления. Измерение расхода жидкости, газов и паров. Стандартизация и сертификация средств измерения ^ 6. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ. Изучение конструкции и поверка милливольтметра. Изучение конструкции и поверка логометра. Поверка водомера. Поверка расходомера. Поверка манометра. Изучение конструкции и поверка кондуктометрического концентратомера. ^ 7. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА. Основная Тарковский Д.Ф. Метрология, стандартизация и технические средства изменений. Учебник. - М.: Высшая школа, 2002. Дополнительная Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений. М. Высшая школа, 2001. Назаров Н.Г. Метрология. Основные понятия и математические модели. Учебное пособие. М. Высшая школа, 2002. Радкевич Я. М. Схиладзе А.Г., Лактионов Б.И. Метрология, стандартизация и серификация. Учебник. М. Высшая школа, 2002. Куликовский К.л. Ю Купер В.Я. Методы и средства измерений. Учебное пособие для ВУЗов. М Энергоиздат, 1986г. Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С. Технические измерения и приборы. М Энергоиздат, 1984г Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С. Сборник задач и вопросов по теплотехническим измерениям и приборам. М Энергоиздат, 1985г. Земельман М.А. Метрологические основы технических измерений. М. Из-во стандартов. 1991 г. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М. Энергия 1978 г. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД-50-213-80.М.:Изд-во стандартов,1982. Задание на контрольную работу. Выполнению контрольной работы должно предшествовать изучение теоретического материала по литературным источникам, список которых приведен в конце методических указаний. По отдельным задачам приведены методические указания к их решению. В контрольной работе студент должен ответить на 4 контрольных вопросов и решить 5 задач, исходные данные к которым он выбирает из таблиц согласно варианту. Номера контрольных вопросов, на которые следует дать ответы, приведены в таблице 1. Таблица 1 Вариант (последняя цифра учебного шифра) Номера контрольных вопросов Вариант (последняя цифра учебного шифра) Номера контрольных вопросов 1 2 3 4 5 9, 19, 29, 39 8, 18, 28, 38 7, 17, 27, 37 6, 16, 26, 36 5, 15, 25, 35 6 7 8 9 0 10, 20, 30, 40 4, 14, 24, 34 3, 13, 23, 33 2, 12, 22, 32 1, 11, 21, 31 Что понимают под истинным значением и под действительным значением физической величины? Дать определение понятий "цена деления шкалы прибора", "диапазон прибора", "коэффициент преобразования измерительного преобразователя". Дайте определение абсолютной, относительной и приведенной погрешности измерительного прибора. Какие бывают погрешности средств измерения? Дать определения. Что понимают под классом точности средства измерения? Чем отличается прямое измерение от косвенного? Привести классификацию средств измерения. Как из ряда измерений определить среднюю арифметическую и среднюю квадратичную погрешность? Что понимают под доверительной вероятностью и под доверительным интервалом измерений? Каковы пути уменьшения величины случайной ошибки? Можно ли при использовании U-образного манометра делать отсчет отклонения уровня от исходного только в одной трубке с последующим удвоением? Какие чувствительные элементы применяют в современных манометрах? Какие схемы дистанционной передачи показаний манометров Вам известны? Приведите классификацию приборов для измерения давления. Начертите схему и объясните принцип действия двухтрубного жидкостного манометра. Начертите схему и объясните принцип действия дифманометрического уровнемера. Поплавковые уровнемеры, устройство, принцип работы. Буйковые уровнемеры, устройство, принцип работы. Уровнемеры с визуальным отсчетом, устройство, принцип работы. Какие упругие чувствительные элементы применяю в дифманометрах? От чего зависит значение коэффициента расхода сужающего устройства и может ли оно изменяться в процессе эксплуатации? Как измеряют уровень жидкости в баке, находящемся под атмосферным давлением? Почему в кондуктометрических газоанализаторах анализ на содержание СО2 рекомендуется выполнять при температурах газовой смеси 80 – 1000С? Какими параметрами характеризуется влажность воздуха; как определяется влажность воздуха? Как рассчитывают расход вещества при измерении его напорными трубками? Чем отличается термохимический газоанализатор от термокондуктометрического? Объясните устройство солемера. Как устроен и как работает крыльчатый водомер? Какие сужающие устройства называют стандартными; при каких условиях возможно их применение для измерения расхода? Как достигается постоянство перепада давления на ротаметре? Что понимают под стандартизацией? Каковы основные цели и задачи стандартизации? Каковы основные виды стандартизации? Каковы основные формы стандартизации? Перечислите какие функции выполняет Госстандарт РФ. Что является основными принципами стандартизации? Перечислите органы и службы стандартизации. Что понимают под сертификацией продукции? Перечислите системы стандартов. Приведите пример структуры системы сертификации. Задачи. После ответов на вопросы следует решить 5 задач, исходные данные к которым следует выбирать из таблиц, помещенных перед условием задачи по предпоследней цифре учебного плана. Задача № 1. Было произведено однократное измерение термо-э.д.с. автоматическим потенциометром класса 0,5 градуировки ХК со шкалой 200 – 6000С. Указатель стоит на отметке t, 0С. Определите максимальную относительную погрешность измерения термо-э.д.с. потенциометром. Зависит ли относительная погрешность от показаний прибора? условия работы нормальные. Значения t приведены в таблице 2. Таблица 2 Вариант по предпоследней цифре учебного шифра 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 t,0С 250 300 350 400 420 450 370 280 390 500 Задача № 2. В результате проведенных измерений нашли наиболее вероятное содержание кислорода в газовой смеси О2, %. При этом доверительный интервал погрешности измерения определялся для доверительной вероятности 0,683 и составил 0,5 % О2. Определить границы доверительного интервала при доверительной вероятности 0,95, если известно, что закон распределения погрешности нормальный. Содержание кислорода в газовой смеси принять по таблице 3. Таблица 3 Вариант по предпоследней цифре учебного шифра 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 О2, % 10,25 11,65 12,45 12,85 12,75 11,25 15,45 14,25 12,5 11,5 Задача № 3. Погрешность измерения давления распределена по нормальному закону и состоит из систематической и случайной составляющих. Систематическая погрешность связана с давлением столба жидкости в импульсной линии и завышает показания на 0,15 МПа. Среднее квадратическое отклонение случайной погрешности найдено равным  0,05 МПа. Определите вероятность того, что отклонение измеренного значения от действительного не превышает по абсолютному значению р, МПа. Значения р принять по таблице 4. Таблица 4 Вариант по предпоследней цифре учебного шифра 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 р, МПа 0,10 0,15 0,20 0,11 0,12 0,18 0,14 0,16 0,19 0,14 Задача № 4. При измерении температуры было произведено 11 отсчетов показаний ртутного термометра (таблица 5). Определить окончательный результат измерения, его среднее квадратическое отклонение и доверительный интервал отклонений результата измерений от его наиболее вероятного значения с доверительной вероятностью 0,96. Таблица 5 Показания ртутного термометра, 0С по вариантам (предпоследняя цифра учебного плана) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 141,4 140,6 138,2 139,5 141,3 140,6 138,9 140,5 140,2 139,1 140,0 253,4 251,0 252,9 252,2 253,0 251,8 251,5 252,4 252,0 251,7 251,5 60,3 61,4 63,9 63,3 60,8 61,9 62,4 62,8 61,4 64,2 63,8 201,3 200,1 198,3 199,6 200,9 201,0 199,3 198,7 200,6 201,8 200,2 99,6 98,9 101,7 100,5 98,3 99,7 100,0 101,4 102,5 99,9 101,6 162,9 164,5 163,6 162,1 163,0 162,6 162,9 163,3 162,6 163,4 162,2 83,8 82,4 81,9 83,3 82,3 82,6 83,1 82,0 83,6 81,9 82,0 136,6 136,1 135,4 135,0 137,9 136,4 136,0 135,3 135,8 136,3 136,0 199,4 201,4 200,3 199,4 200,3 199,9 199,7 199,2 200,9 201,1 200,6 25,8 26,4 27,8 26,2 27,7 26,8 26,0 25,9 26,3 27,0 26,9 Задача № 5. Рассчитать диаметр трубы Вентури для замера расхода воды в пределах наибольшего измеряемого расхода Qмакс, до минимального Qмин. Значения избыточного давления воды перед сужающим устройством Р, температуры воды перед сужающим устройством t, внутреннего диаметра трубопровода перед сужающим устройством при 20оС – D20, принять по таблице 6 в зависимости от варианта. Материал трубопровода – сталь. Абсолютная шероховатость трубопровода k=0,0015 мм. Таблица 6 Вариант (последняя цифра учебного шифра) D20, мм р, кгс/см2 t,0С Qмакс, м3/ч Qмин, м3/ч 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 50 60 75 80 125 150 125 80 75 60 4,0 6,0 3,0 4,0 4,5 5,0 6,0 4,0 3,0 7,0 15 20 25 30 35 40 45 50 45 40 10 11 12 13 14 15 16 17 18 20 4 5 6 7 8 9 10 8 7 6 ^ Методические указания к решению задач. К задаче № 1. Предел допускаемой погрешности в этом случае определяется через класс точности К и диапазон измерения (хк - хн) потенциометра: Для потенциометров погрешность выражается в милливольтах (см. приложение 1): хк = Е(6000С, 00С) хн = Е(2000С, 00С) Предел относительной погрешности на отметке t, 0С равен: К задаче № 2. При нормальном законе распределения при доверительной вероятности 0,683 доверительный интервал    . При доверительной вероятности 0,95 доверительный интервал    2. Таким образом, границы доверительного интервала соответственно будут: I=(О2  2)% К задаче № 3. Для решения задачи удобнее представить суммарную погрешность в виде случайной величины, распределенной по нормальному закону со среднеквадратическим отклонением  и математическим ожиданием х0, равным систематической погрешности х0. Вероятность нахождения суммарной погрешности  в интервале н <  < в можно оценить с помощью нормальной функции распределения : Значения нормальной функции распределения см. приложение 2. К задаче № 4. Для нормального закона распределения погрешностей наиболее вероятным значением измеряемой величины является математическое ожидание m, которое оценивается как среднее арифметическое значение по формуле: n –число измерений. Среднее квадратическое отклонение оценки математического ожидания по результатам наблюдений определяется: При доверительной вероятности, равной 0,96, доверительный интервал составляет  3. Границы доверительного интервала составляют m  3 или m - 3 < m < m + 3 К задаче № 5. (Используя литературу 9) 1. Исходные данные выбираем из таблицы 6 по своим вариантам. Измеряемая среда – вода. Наибольший измеряемый объемный расход Qмакс = м3/ч. Минимальный измеряемый объемный расход Qмин = м3/ч. Температура воды перед сужающим устройством t = оС. Внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством при 20оС D20 мм. Материал трубопровода Сталь ОХ7Т. Абсолютная шероховатость трубопровода К=0,0015 мм. Метод измерения величины расхода с помощью сужающего устройства (диафрагма, труба Вентури – рис. 1) состоит: 2. Выбор сужающего устройства и дифманометра. 2.1. Тип сужающего устройства: - поскольку величина расхода велика, то - Труба Вентури, материал – сталь. 2.2. Тип и разновидность дифманометра: сильфонный. 2.3. Верхний предел измерения дифманометра устанавливают по заданному наибольшему измеряемому расходу Qмакс. так, чтобы ближайшее значение Qв.пр., взятое согласно ГОСТ 18.140-77, было больше или равно значению Qмакс. Отсюда Qв.пр.= Qмакс. (кг/ч). 3. Определение недостающих для расчета данных. Абсолютное давление воды перед сужающим устройством: Р=р1+1; р1 – из таблицы 6; кгс/см2 Плотность воды в рабочих условиях выбирают по Р и t: t,0С Плотность воды, кг/м3, при Р, кгс/см2 1 20 0 999,9 1000,8 10 999,7 1000,6 20 998,2 999,0 30 995,6 996,5 40 992,2 993,1 50 988,0 988,9 Внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством при t=: D = D20; мм. Динамическая вязкость воды в рабочих условиях. (РД приложение 26) Определяется по Р и t, см. рис 2.  = кгc/м2. Определение номинального перепада давления. 4.1. Определяем вспомогательную величину С: С= где: QВ.ПР. – верхний предел выбираемого дифманометра; D –диаметр п. 3.3;  - плотность п. 3.2. 4.2. Предельный номинальный перепад давления дифманометра Рн определяется по приложению 3 "Номограмма для определения предельного номинального перепада давления дифманометра и m (модуля) сопел Вентури."– Определяется по вспомогательной величине С и m. Для первого приближения принимаем m = 0,2. Рн = 4.3. Число Рейнольдса потока, соответствующее верхнему пределу измерения дифманометра: Re = 0,0361 Определение параметров сужающего устройства. Наибольший перепад давления на сопле Вентури: Р = Рн (Рн см. п. 4.1) Вспомогательная величина: Относительная шероховатость: Верхняя граница относительной шероховатости: для m > 0,13 (п.5.1.1.РД-50-213-80). Стр.12  25 при m  0,09  2375m – 1817,5m + 365,5 для 0,09 < m  0,13  3,9+103 *exp(-14,2m) для m > 0,13 Если относительная шероховатость (К/DT *104) больше верхней границы шероховатости, следует вводить поправку на шероховатость Кш Кш – коэффициент расхода диафрагмы. Значение Кш определяют по формуле (29 РД-50-213-80 стр.16): при m  0,27 при m < 0,27 или D > 300 мм Кш =1. Коэффициент расхода  (формула 27 из РД 50-213-80 ) 1=(*) Вспомогательная величина: F1 = m11 Относительное отклонение: Если > 0,2 %, то процесс поиска m продолжается. Если F1 > N, то на очередном этапе выбираем величину m2 большую, чем m1, m2=1,05m1; если F1 < N, то m2 меньше, чем m1. Выбор m2 Коэффициент расхода 2 по формуле (*). Вспомогательная величина: F2 = m22 Относительное отклонение: Если > 0,2 %, то процесс поиска m продолжается, повторяются п.п. 5.8. – 5.11. Если < 0,2 %, то значения m и  считаются окончательными. Проверка ограничений на число Рейнольдса: Минимальное число Рейнольдса : Re = 0,0361 Минимально-допустимое число Рейнольдса выбирают в зависимость от m, Remin для 0,05  m< 0,20 Reмин=2104 для 0,20  m< 0,60 Reмин=7104 условие Remin < Re выполняется. 6.3. Диаметр отверстия сопла Вентури (формула 167 из РД 50-213-80) d = Dm Проверка расчета. Расход, соответствующий предельному номинальному перепаду давления Q0 (формула 13 из РД 50-213-80): , м3/ч. Относительное отклонение Q0 от заданной величины Qпр Условие < 0,2 % удовлетворяется, следовательно, расчет сделан верно. Приложения. Приложение 1 к задаче № 1. Термо-ЭДС термоэлектрических термометров типа ТХК стандартной градуировки ХК при температуре свободных концов 00С. Температура рабочего конца, 0С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 -100 0 100 200 300 400 500 600 -5,74 0,00 6,88 14,59 22,88 31,49 40,28 49,11 -6,20 -6,64 7,62 15,41 23,72 32,36 41,17 49,99 -6,55 -1,27 8,36 16,24 24,57 33,24 42,06 50,87 -7,08 -1,89 9,11 17,07 25,42 34,12 42,95 51,75 -7,49 -2,50 9,86 17,90 26,28 35,00 43,83 52,63 -7,89 -3,11 10,62 18,73 27,14 35,88 44,71 53,50 -8,27 -3,69 11,39 19,56 29,01 36,76 45,59 54,37 -8,67 -4,24 12,17 20,39 28,88 37,64 46,47 55,24 -9,09 -4,76 12,96 21,22 29,75 38,52 47,35 56,11 -9,35 -5,26 13,77 22,05 30,62 39,40 48,23 56,98 Приложение 2 к задаче № 3. Значение нормальной функции распределения t Ф(t) t Ф(t) t Ф(t) t Ф(t) 0 -0,05 -0,1 -0,15 -0,2 -0,25 -0,3 -0,35 -0,4 -0,45 -0,5 -0,55 -0,6 -0,65 -0,7 -0,75 -0,8 -0,85 -0,9 -0,95 -1,0 -1,05 -1,1 -1,15 -1,2 -1,25 0,5 0,4801 0,4602 0,4404 0,4207 0,4013 0,3821 0,3632 0,3446 0,3264 0,3085 0,2912 0,2743 0,2578 0,2420 0,2266 0,2119 0,1977 0,1841 0,1711 0,1587 0,1469 0,1357 0,1251 0,1151 0,1056 -1,3 -1,35 -1,4 -1,45 -1,5 -1,55 -1,6 -1,65 -1,7 -1,75 -1,8 -1,85 -1,9 -1,91 -2 -2,2 -2,4 -2,6 -2,8 -3 -3,2 -3,4 -3,6 -3,8 0,0968 0,0885 0,0808 0,0735 0,0668 0,0606 0,0548 0,0495 0,0446 0,0401 0,0359 0,0322 0,0288 0,0256 0,0228 0,0139 0,0082 0,0047 0,0026 0,0014 0,0007 0,0003 0,0002 0,0001 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1,0 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 0,5 0,5199 0,5398 0,5596 0,5793 0,5987 0,6179 0,6368 0,6554 0,6736 0,6915 0,7088 0,7257 0,7422 0,7580 0,7734 0,7881 0,8023 0,8159 0,8289 0,8413 0,8531 0,8643 0,8749 0,8849 0,8944 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9 1,91 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8 0,9032 0,9115 0,9192 0,9265 0,9332 0,9394 0,9452 0,9505 0,9554 0,9599 0,9641 0,9678 0,9712 0,9744 0,9772 0,9861 0,9918 0,9953 0,9974 0,9986 0,9993 0,9997 0,9998 0,9999 Скачать 247,62 Kb. оставить комментарий Дата 28.09.2011 Размер 247,62 Kb. Тип Рабочая программа, Образовательные материалы